转动惯量和电机选择

1、坐坐标标轴轴转转动动惯惯量量计计算算: : 坐标轴丝杠导程t：t8mm n：转速 r/minn3000r/min v：移动速度 m/minv24m/min 直直线线运运动动部部件件的的转转动动惯惯量量JgJg： M:运动部件质量和 KgM750kg 直线运动部件的转动惯量Jg：Jg0.001215854kgm2 丝丝杠杠转转动动惯惯量量JsJs： :丝杠密度 0.0078kg/cm3 d:丝杠直径 mmd4cm l:丝杠长度 mml111.5cm 丝杠的转动惯量Js：Js0.002184686kgm2 联联轴轴器器转转动动惯惯量量J Jl l： :丝杠密度 0.0078kg/cm3 d:丝杠直

2、径 mmd8.2cm l:丝杠长度 mml9.5cm 联轴器的转动惯量Jl：Jl0.003287406kgm2 总总转转动动惯惯量量JxJx： Jx0.006687946kgm2 转动惯量比较：Jx/30.002229315kgm2 电极转动惯量JmJm0.0062kgm2 比较结果：电极选用暂为合格 最最大大扭扭矩矩计计算算： 备备 注注 每齿进给量af:af0.2mm/r 切削深度ap:ap2mm 主轴转速n:n600r/min 进给量Vf:Vf600mm/min Vf= afzn 切削宽度aw:aw73mm 切削速度V:V150.72m/min V=d0n/1000 刀具齿数z: z5个

3、 刀具直径d：d080mm 刀具种类：硬质合金镶片端铣刀 试件材料：中碳钢 由机械加工工艺手册第一卷（机械工业出版社）表9.4-10查得： cp:7550 xf:1yf:0.75qf:1.3 uf:1.1wf:0.2kfz:1kfz（修正参数） 实际情况需查手册 圆周铣削力Fz:Fz2364.4349N Fz=kfzCpapxfafyfawufz/(d0qfnwf) 扭矩M:M94.577396Nm M=Fz d0/2000 功率P: P5.9394605Kw P=FzV/(6x104) 由机械加工工艺师手册（机械工业出版社）由表30-22查得： 不对称端铣的各分力为（逆铣）： 水平方向Fh:

4、 Fh2128N2127.991 Fh=0.9Fz 垂直方向Fv: Fv1655N1655.104 Fv=0.7Fz Z向Fa： Fa1300N1300.439 Fa=0.55Fz 不对称端铣的各分力为（顺铣）： 水平方向Fh:Fh709N709.3305 Fh=0.3Fz 垂直方向Fv: Fv2128N2127.991 Fv=0.9Fz Z向Fa： Fa1300N1300.439 Fa=0.55Fz 加速时间T：T0.2s Z轴直线速度Vz：Vz18m/min X和Y轴直线速度V：V24m/min X向产生的加速度ax:ax2m/s2 Y向产生的加速度ay:ay2m/s2 Z向产生的加速度a

5、z:az1.5m/s2 i分别为x,y,z X X向向滚滚珠珠丝丝杠杠选选择择： 设定滚珠丝杠副为FFZD-4008-3FFZD-4008-3,公称直径40mm，导程8mm，丝杠外径38.6mm,钢珠直径5mm，底径34.9mm, 循环数3，基本额定动负荷Ca为19.8KN,基本额定静负荷Coa为51KN，刚度系数K为1004N/m. 基本额定动负荷Ca:19.8KN 基本额定静负荷Coa：51KN 刚度系数K：1004N/m 1.1.确确定定当当量量载载荷荷Fm:Fm: 最大载荷Fmax: Fmax=2303 N2302.575 Fmax=Fh+(250+500)g+Fa+Fv+f 导轨滑块

6、摩擦力f:20 N 摩擦系数：0.015 最小载荷Fmin: Fmin=537 N536.75 Fmin=250g+250ax 当量载荷Fm: Fm=1714 N1714.333 Fm=(2Fmax+Fmin)/3 2.2.预预定定基基本本额额定定动动负负荷荷Cam:Cam: Cam=18.457093 KN T V i a i D =6 0 fcfa fwFm t Ls Cam = 3 3 10 预期形成Ls:250Km 可靠性系数fc:0.65 精度系数fa:0.9 负荷系数fw:2 坐标轴丝杠导程t：8mm 3.3.滚滚珠珠丝丝杠杠副副的的最最大大轴轴向向变变形形m:m: m1=5m m

7、=(1/31/4)重复定位精度 m2=10m m=(1/41/5)定位精度 重复定位精度 ：20m 定位精度：50m 取m=5m 4.4.底底径径d2m:d2m: dm26mm25.98754 d2m=34mm33.8 L：滚珠螺母至滚珠丝杠固定端的最大距离，详见样本（NSK）。 L=964mm 5.5.滚滚珠珠丝丝杠杠副副的的预预紧紧力力Fp:Fp: Fp=768N767.6667 Fp=1/3 Fmax 6.形成补偿值C和预拉伸力Ft： C=21m21.476 C=118tLu10-6 Ft=5636N5635.5 Ft=1.95td22m 温度变化值(2。C-3。C)t:2.5 。C 滚

8、珠丝杠副的有效行程Lu:728mm 7.7.滚滚珠珠丝丝杠杠副副的的螺螺纹纹长长度度Ls:Ls: dmmd m LF dm 3. 12 m ax = d fcfa fwFm t Ls Cam = 3 3 10 Ls=870mm Ls=Lu+2Le 行程加螺母长度（700+128）Lu:828mm 余程详见滚珠丝杠样本Le:21mm 滚珠丝杠副全长1115mm. 8.8.电电机机选选择择： . 由NSK样本查得轴承总摩擦扭矩T2为0.72Nm,伺服电机静摩擦扭矩Td为0.8Nm。 滚珠丝杠副承受外加载荷摩擦力Ft: Ft=175N174.575 Ft=f+(Fa+Fv)+(250+500)g 外

9、加载荷摩擦力产生的力矩Tf: Tf=1.7822705Nm 轴承总摩擦扭矩T2：0.72Nm 伺服电机摩擦扭矩Td0.8Nm 未预紧的滚珠丝杠副的效率 ：0.85 . 加速扭矩Tamax: Tamax=20.234075Nm 电机转速n:3000r/min 传动系统转动惯量J: J=0.0128879kgm2 J=Jm+Jx 电机转动惯量Jm:0.0062kgm2 X向转动惯量Jx：0.0066879kgm2 . 预紧力矩Tp: Tp=0.3757653kgm2 . 切削负载扭矩T: X轴进给力Fx: Fx=2283N2282.575 Fx=Fh+Fv+Fa+(250+500)g 折算到电机轴

10、的切削负载扭矩（等速时驱动扭矩）T: T=5.579542Nm . 电机工作的最大扭矩Tmax: TdT Ft Tf+ =210 2 3 hp T Jn T D = 6 0 2 m a x p 2 2 1 2h h p - = tFp Tp TfTp tFx T+ = hp2 Tmax=25.813618Nm T=T+Tmax 9.9.传传动动系系统统刚刚度度计计算算： . 支撑轴承的组合刚度Kbo: 3列组合轴承Kbo1：1520N/m 2列组合轴承Kbo2：1030N/m Kbo=2550N/m Kbo= Kbo1+Kbo2 . 滚珠丝杠副抗压强度Ks: 最小抗压强度Ksmin: Ksmi

11、n=791N/m791.4523 最小抗压强度Ksmax: Ksmax=1482N/m1481.858 L0：详见滚珠丝杠样本表-2,两端固定 L0=153mm 接触强度由样本查得Kc： Kc=732N/m732.4357 刚度系数K：1004N/m 滚珠丝杠副的预紧力Fp：768KN 基本额定静负荷Ca：19.8KN . 刚度验算及精度选择: 1/Ksmin= 0.0030225m/N1/Kmin =1/Ksmin+1/Kb+1/Kc Ksmin=331N/m330.852 1/Ksmax=0.002433m/N1/Kmax =1/Ksmax+1/Kb+1/Kc Ksmax=411N/m41

12、1.0083 计算摩擦力F0: F0=130N130.25 F0= f+(250+500)g 验算传动系统刚度Ksmin1： Ksmin1=17.333333N/m 反向差值：12m 1 2 2 2 10 6 . 6min L d Ks = )(4 10 6 . 6m ax 010 2 1 2 2 LLL Ld K s - = 3 1 ) 1 . 0 ( Ca F KKc p = 反向差值 0 6 . 1 1min F Ks= 验算结果：合格 KminKmin1 传动系统刚度引起的定位精度误差k: k=0.0766296m 精度确定： 在有效行程内的平均行程偏差值ep: ep=42.5m V3

13、00=30.534865m 0.85X(定位精度-k) 考虑到实际情况与实际计算的较大差别，因而选用V300=29m 10.10.验验算算临临界界压压缩缩载载荷荷FcFc： Fc=191734.53N 2.临界压缩载荷Fc大于最大轴向力Fx： 临界压缩载荷合格 最大载荷Fmax 3000 n/min 12.Dn12.Dn值值校校验验： Dn=123300r/min Dn=Dpwnmax 滚珠丝杠副的节圆直径Dpw:41.1mm Dn值校验:不合格 Dn7000 r/min 13.13.基基本本额额定定静静载载荷荷CoaCoa： fsFmax=6909N fsFmax 基本额定静载荷Coa判定：

14、 合格 fsFmax Fmax 备备 注注 Vf= afzn V=d0n/1000 Fz=kfzCpapxfafyfawufz/(d0qfnwf) M=Fz d0/2000 P=FzV/(6x104) Fh=0.9Fz Fv=0.7Fz Fa=0.55Fz Fh=0.3Fz Fv=0.9Fz Fa=0.55Fz i分别为x,y,z 设定滚珠丝杠副为FFZD-4008-3FFZD-4008-3,公称直径40mm，导程8mm，丝杠外径38.6mm,钢珠直径5mm，底径34.9mm, Fmax=Fh+(250+500)g+Fa+Fv+f Fmin=250g+250ax Fm=(2Fmax+Fmin)

15、/3 T V i a i D =6 0 fcfa fwFm t Ls Cam = 3 3 10 fcfa fwFm t Ls Cam = 3 3 10 m=(1/31/4)重复定位精度 m=(1/41/5)定位精度 Fp=1/3 Fmax C=118tLu10-6 Ft=1.95td22m dmmd m LF dm 3. 12 m ax = d Ls=Lu+2Le Ft=f+(Fa+Fv)+(250+500)g J=Jm+Jx Fx=Fh+Fv+Fa+(250+500)g TdT Ft Tf+ =210 2 3 hp T Jn T D = 6 0 2 m a x p 2 2 1 2h h p - = tFp Tp TfTp tFx T+ = hp2 T=T+Tmax Kbo= Kbo1+Kbo2 1/Kmin =1/Ksmin+1/Kb+1/Kc 1/Kmax =1/Ksmax+1/Kb+1/Kc F0= f+(250+500)g 1 2 2 2 10 6 . 6min L